Ochrona odgromowa budynków

mgr inż. Andrzej Boczkowski
Stowarzyszenie Elektryków Polskich
Sekcja Instalacji i Urządzeń Elektrycznych
Ochrona odgromowa budynków
Budynki należy chronić przed skutkami wyładowań piorunowych zgodnie z wymaganiami zawartymi w następujących przepisach technicznych:
⎯ Polskich Normach PN/E-05003 i PN-IEC 61024 „Ochrona odgromowa obiektów budowlanych” oraz PN-IEC 60364-4-443 „Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.
Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed przepięciami. Ochrona przed
przepięciami atmosferycznymi lub łączeniowymi” i PN-IEC 61312 „Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym”
⎯ Warunkach Technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
⎯ Warunkach technicznych użytkowania budynków mieszkalnych.
1. Kryteria stosowania ochrony odgromowej według PN-86/E-05003/01
1.1. Podział obiektów budowlanych na kategorie zagrożenia
Z punktu widzenia ochrony odgromowej obiekty budowlane dzieli się na:
a)
b)
c)
obiekty produkcyjne i magazynowe nie zagrożone wybuchem oraz budynki mieszkalne,
użyteczności publicznej itp.,
obiekty zagrożone pożarem, wybuchem mieszanin wybuchowych gazów, par cieczy i/lub
pyłów palnych z powietrzem oraz wybuchem materiałów wybuchowych,
inne obiekty jak kominy wolnostojące, linowe urządzenia transportowe, dźwigi na terenach budowy i obiekty sportowe.
1.2. Rodzaje ochrony odgromowej
Ochronę odgromową obiektów budowlanych dzieli się na:
a)
b)
c)
podstawową,
obostrzoną,
w wykonaniu specjalnym.
1.3. Wybór rodzaju ochrony
1.3.1. Ochrona podstawowa
Rodzaj ochrony, który stosuje się dla obiektów budowlanych wymienionych w punkcie
1.1. a), charakteryzujących się dodatkowo następującymi parametrami:
a)
b)
c)
budynki nie występujące w zwartej zabudowie (wolnostojące), o wysokości powyżej
15 m i powierzchni ponad 500 m2,
budynki użyteczności publicznej, w których mogą przebywać ludzie w dużych grupach
(powyżej 50 osób), jak domy towarowe, zamknięte obiekty sportowe, obiekty kultu religijnego, hale targowe, banki oraz budynki zawierające np. sale sprzedaży, sale teatralne, sale kinowe, sale restauracyjne, bary i inne podobne,
budynki przeznaczone dla ludzi o ograniczonej zdolności poruszania się, jak np. szpitale,
sanatoria, żłobki, przedszkola, domy rencistów, zakłady pracy zatrudniające inwalidów,
szkoły specjalne i inne podobne,
2
d)
e)
f)
g)
h)
i)
obiekty o dużej wartości historycznej, materiałowej lub kulturalnej, np. budowle zabytkowe, muzea, biblioteki, archiwa i inne podobne,
budynki wyższej użyteczności publicznej, jak budynki pogotowia, straży pożarnej, urzędów administracji i inne podobne,
rozległe hale, to znaczy hale o wymiarach przekraczających 40 X 40 m, mające żelbetowe lub stalowe wewnętrzne słupy wsporcze,
budynki wykonane z materiałów łatwo zapalnych, niezależnie od wysokości,
obiekty do produkcji, przetwarzania i składowania materiałów łatwo zapalnych,
obiekty nie wymienione wyżej, których wskaźnik zagrożenia piorunowego przekracza
wartość 10-4.
1.3.2. Ochrona obostrzona
Ten rodzaj ochrony stosuje się dla obiektów budowlanych wymienionych w punkcie
1.1. b).
1.3.3. Ochrona w wykonaniu specjalnym
Ten rodzaj ochrony stosuje się dla obiektów budowlanych wymienionych w punkcie
1.1. c).
1.4. Obiekty budowlane nie wymagające ochrony
Nie wymagają ochrony następujące obiekty:
a)
b)
usytuowane w strefie ochronnej sąsiadujących obiektów,
budynki o wysokości nie przekraczającej 25 m, usytuowane w zwartej zabudowie, a nie
wyszczególnione w punkcie 1.3.1.
Budynek znajdujący się w zwartej zabudowie to budynek, do którego przylegają bezpośrednio co najmniej z dwóch stron budynki sąsiednie i którego poziom dachu nie przekracza więcej niż o 6 m poziomów dachów budynków sąsiednich. Do budynków
w zwartej zabudowie zalicza się również budynki nie przekraczające powierzchni 500 m2
(1000 m2 dla budynków mieszkalnych), jeżeli budynki sąsiadujące o analogicznym zróżnicowaniu jak uprzednio są usytuowane w odległości nie większej niż wysokość rozpatrywanego budynku (podwójna wysokość rozpatrywanego budynku dla budynków
mieszkalnych),
c)
obiekty, dla których wskaźnik zagrożenia piorunowego jest mniejszy niż 10-5.
1.5. Określenie wskaźnika zagrożenia piorunowego
Wskaźnik zagrożenia piorunowego obiektu budowlanego W ujmuje prawdopodobieństwo trafienia piorunu w obiekt i wywołania w nim szkody. Wskaźnik ten należy obliczyć
według wzoru:
W = n ⋅m⋅N ⋅ A⋅ p
w którym:
nim
N
A
p
⎯
⎯
⎯
⎯
współczynniki uwzględniające liczbę ludzi w obiekcie oraz położenie obiektu,
roczna gęstość powierzchniowa wyładowań piorunowych [m-2],
powierzchnia równoważna zbierania wyładowań przez obiekt [m2],
prawdopodobieństwo wywołania szkody przez wyładowanie piorunowe.
3
Należy przyjmować następujące wartości współczynników n i m:
n=1
n=2
⎯ dla obiektów, w których przewiduje się przebywanie nie więcej niż 1 człowieka
na 10 m2 powierzchni,
⎯ przy większej liczbie ludzi w obiekcie,
m = 0,5 ⎯ dla budynków w zwartej zabudowie,
m = 1 ⎯ dla pozostałych obiektów
Dla gęstości powierzchniowej wyładowań N należy przyjmować wartości:
N = 1,8 ⋅ 10 −6 m −2
⎯ dla terenów o szerokości geograficznej powyżej 51o30’,
N = 2,5 ⋅ 10 −6 m −2
⎯ dla pozostałych terenów kraju.
Powierzchnię równoważną A określa się według wzoru:
A = S + 4 ⋅ l ⋅ h + 50 ⋅ h 2
w którym:
S
⎯ powierzchnia zajmowania przez obiekt [m2],
l
⎯ długość poziomego obrysu obiektu [m],
h
⎯ wysokość obiektu [m].
Dla obiektów o wysokości h mniejszej niż 10 m należy przyjmować h = 10 m.
Prawdopodobieństwo wywołania szkody p określa się według wzoru:
p = R( Z + K )
w którym:
R, Z i K ⎯ współczynniki uwzględniające rodzaj (R), zawartość (Z), i konstrukcję (K)
obiektu, o wartościach przedstawionych poniżej
Współczynnik
R
Z
Określenie
Budynki mieszkalne, administracyjne itp.
0,10
Budynki gospodarstw wiejskich i obiektów przemysłowych
0,13
Kotłownie, stacje pomp itp.
0,14
Wyposażenie typowe dla budynków mieszkalnych,
biurowych, usługowych itp.
Wyposażenie obiektów przemysłowych do produkcji i składowania materiałów niepalnych lub trudno
zapalnych
Zwierzęta hodowlane w gospodarstwach rolnych
K
Wartości
Konstrukcja obiektu oraz pokrycie dachu wykonane
z materiałów niepalnych
Konstrukcja obiektu oraz pokrycie dachu wykonane
z materiałów trudno zapalnych
0,010
0,015
0,020
0,005
0,010
W zależności od wartości wskaźnika W ustala się trzy stopnie zagrożenia piorunowego:
I.
⎯ zagrożenie małe, ochrona zbędna,
W ≤ 5 ⋅ 10 −5
II.
III.
5 ⋅ 10 −5 < W ≤ 10 −4
W > 10 −4
⎯ zagrożenie średnie, ochrona zalecana,
⎯ zagrożenie duże, ochrona wymagana.
4
2. Klasyfikacja obiektów oraz wybór poziomów ochrony dla urządzeń piorunochronnych według PN-IEC 61024-1-1
2.1. Klasyfikacja obiektów
Klasyfikacja obiektów może być dokonana w zależności od skutków oddziaływania udarów
piorunowych, które mogą być groźne dla samych obiektów i dla ich zawartości lub otoczenia.
Przykłady klasyfikacji obiektów przedstawione są w tablicy 1.
Tablica 1. Przykłady klasyfikacji obiektów
Klasa
Typ obiektu
Skutki wyładowań piorunowych
obiektów
Przebicie w instalacji elektrycznej, pożar i szkody materialne.
Obiekt mieszkalny
Szkody ograniczone zwykle do obiektów budowlanych
trafionych przez piorun lub do drogi przepływu prądu
piorunowego
Główne ryzyko pożaru i niebezpieczne napięcie krokowe.
Obiekt gospodarstwa
Drugorzędne ryzyko utraty zasilania i zagrożenie życia
rolnego
inwentarza wskutek uszkodzenia sterowania wentylacji
i układu żywienia, itp.
Uszkodzenie instalacji elektrycznych (np. elektryczneTeatr; szkoła; maga- go oświetlenia) możliwe spowodowanie paniki.
Obiekty
zyn oddziałowy;
Awaria automatycznej sygnalizacji pożarowej, powoduzwykłe
obiekt sportowy
jąca opóźnienie działania technicznych środków za(patrz
bezpieczenia przeciwpożarowego
uwagi)
Obiekt bankowy; towarzystwa ubezpieJak wyżej i dodatkowo problemy wynikające
czeniowego lub han- z utraty połączenia, awarii komputerów i utraty danych
dlowego itp.
Jak wyżej i dodatkowo problemy ludzi poddanych inSzpital; przychodnia
tensywnej terapii i problem ratowania ludzi unieruchozdrowia; więzienie
mionych
Dodatkowe skutki uzależnione od zawartości fabryki,
Przemysł
obejmujące szkody małe i szkody nietolerowane, aż do
utraty produkcji
Muzea i miejsca
archeologiczne
Telekomunikacja;
Nietolerowana utrata świadczeń publicznych
Obiekty
instalacja elektryczo zwiękna; obiekt przemyszonym
słowy z niebezpieBezpośrednie zagrożenie otoczenia, powodowane
zagrożeniu czeństwem pożaroprzez pożar itp.
wym
Obiekty
Rafinerie; stacje obgroźne dla sługi; wytwórnie ogni Zagrożenie urządzeń i ich otoczenia w wyniku pożaru i
swojego
sztucznych; zakłady eksplozji
otoczenia
zbrojeniowe
Zakład chemiczny;
Obiekty
urządzenia nuklearPożar i wadliwe działanie urządzeń z groźnymi konsegroźne dla
ne; laboratoria i zakwencjami dla środowiska lokalnego i globalnego
środowiska
kłady biochemiczne
5
Uwagi
1. Wrażliwe wyposażenie elektroniczne może być instalowane we wszystkich rodzajach obiektów, włącznie z obiektami zwykłymi, które mogą być łatwo uszkodzone
przez piorunowe przepięcia
2. Utrata świadczenia usług jest iloczynem czasu, przez jaki pojedynczy użytkownik
nie może z nich korzystać, i liczby objętych nią użytkowników w ciągu roku.
Obiekty różne, dla których należałoby rozważać potrzebę stosowania urządzeń piorunochronnych w wykonaniu specjalnym. Do takich obiektów należą:
⎯
⎯
⎯
⎯
obiekty o wysokości większej niż 60 m,
namioty, pola kempingowe i place sportowe,
instalacje tymczasowe,
obiekty w budowie.
2.2. Wybór poziomów ochrony dla urządzeń piorunochronnych
Wybór odpowiedniego poziomu ochrony dla przewidywanego urządzenia piorunochronnego
może być oparty na spodziewanej częstości Nd bezpośrednich wyładowań w chroniony
obiekt i akceptowanej rocznej częstości Nc wyładowań piorunowych.
2.2.1. Akceptowana częstość Nc wyładowań piorunowych
Wartość Nc może być ustalona przez właściciela obiektu lub przez projektanta urządzenia
piorunochronnego.
Wartości Nc mogą być oszacowane w drodze analizy ryzyka i szkód, przy uwzględnieniu
takich czynników jak:
⎯
⎯
⎯
⎯
⎯
⎯
⎯
typ konstrukcji,
obecność substancji palnych i wybuchowych,
środki przeznaczone do redukcji wynikowych skutków piorunowych,
liczba poszkodowanych ludzi,
typ i znaczenie wchodzących w grę usług publicznych,
wartość mienia narażonego na szkodę,
inne czynniki wymienione w tablicy 1.
W przypadku obiektów zwykłych zaleca się przyjmować wartość Nc = 10-3 natomiast w przypadku obiektów zagrożonych wybuchem wartość N = 10-5 .
c
2.2.2. Spodziewana częstość Nd bezpośrednich wyładowań piorunowych trafiających
w obiekt
Średnia roczna częstość Nd bezpośrednich wyładowań piorunowych trafiających w obiekt
może być wyznaczona z zależności:
N d = N g ⋅ Ae ⋅ 10 −6 na rok
w której:
Ng
⎯ średnia roczna gęstość wyładowań doziemnych na km2 i na rok, w rejonie usytuowania obiektu. Należy przyjmować wartości według danych zawartych w normie
PN-86/E-05003/01, to jest Ng = 1,8 wyładowań na km2 i na rok dla terenów o szerokości geograficznej powyżej 51o 30’ oraz Ng = 2,5 wyładowań na km2 i na rok
dla pozostałych terenów kraju,
6
Ae
⎯ równoważna powierzchnia zbierania wyładowań przez obiekt w m2. Równoważna
powierzchnia zbierania wyładowań przez obiekt jest określana jako obszar powierzchni ziemi, na który przypada tyle samo bezpośrednich wyładowań
co w obiekt. W każdym przypadku za minimalne pole równoważnej powierzchni
zbierania wyładowań piorunowych uznaje się poziomy rzut samego obiektu. W
przypadku obiektów odizolowanych lub obiektów o złożonej topografii należy
równoważną powierzchnię zbierania wyładowań piorunowych określać według
PN-IEC 61024-1-1.
2.2.3. Procedura wyboru urządzenia piorunochronnego
Wartość akceptowaną częstości Nc wyładowań należy porównać z aktualną wartością częstości Nd wyładowań piorunowych trafiających w obiekt.
Porównanie to pozwala na podjęcie decyzji czy urządzenie piorunochronne jest konieczne
i jakiego ma być typu.
Jeżeli Nd ≤ Nc to urządzenie piorunochronne nie jest potrzebne.
Jeżeli Nd > Nc to urządzenie piorunochronne o skuteczności E ≥ 1 −
Nc
powinno być zainNd
stalowane i powinien być wybrany, zgodnie z tablicą 2, właściwy poziom ochrony.
Tablica 2. Skuteczność urządzenia piorunochronnego i odpowiadające im poziomy ochrony
Poziom ochrony
I
II
III
IV
E
0,98
0,95
0,90
0,80
Poziom ochrony wyraża prawdopodobieństwo, z jakim urządzenie piorunochronne chroni
przestrzeń przed skutkami piorunowymi.
Skuteczność E urządzenia piorunochronnego, jest to stosunek średniej rocznej liczby bezpośrednich wyładowań piorunowych, które nie mogą spowodować szkody w obiekcie, do liczby
bezpośrednich wyładowań piorunowych, trafiających w obiekt.
Jeżeli instalowane urządzenie piorunochronne ma skuteczność E’ mniejszą niż E, to należy
zastosować dodatkowe środki ochrony, na przykład:
⎯ ograniczające napięcia dotykowe i krokowe,
⎯ ograniczające rozprzestrzenianie się pożaru,
⎯ łagodzące wpływ piorunowych napięć indukowanych na czułe wyposażenie.
3. Wymagania ogólne dotyczące ochrony odgromowej obiektów budowlanych
3.1. Wymagania ogólne dotyczące ochrony zewnętrznej obiektów
3.1.1. Części składowe urządzenia piorunochronnego
a)
b)
c)
d)
e)
Urządzenie piorunochronne składa się z następujących części:
zwodów,
przewodów odprowadzających,
przewodów uziemiających,
uziomów,
zacisków kontrolnych uziomów indywidualnych oraz uziomów wspomagających.
7
Części urządzenia piorunochronnego mogą być naturalne w postaci przewodzących elementów obiektu lub sztuczne, zainstalowane na obiekcie specjalnie do celów ochrony
odgromowej.
Najmniejsze wymiary elementów stosowanych w ochronie odgromowej przedstawione są
w tablicy 3.
Tablica 3
Najmniejsze wymiary elementów stosowanych w ochronie odgromowej
a) według PN-86/E-05003/01
Materiały
Przeznaczenie
Rodzaj wyrobu
stal bez stal ocynpokrycia kowana
cynk
aluminium
miedź
wymiary znamionowe, mm
konstrukcje metalowe
wykorzystywane jako
części urządzenia piorunochronnego jak: zbrojenie, rury stalowe, drabiny, balustrady, maszty
Zwody i przewody odprowa- flagowe itp.
dzające
drut
−
6
−
10
6
taśma
−
20 x 3
−
20 x 4
20 x 3
linka
−
7 x 2,5
−
−
7x3
blacha
−
0,5
0,5
1
0,5
drut
−
6
−
−
6
taśma
−
20 x 3
−
−
20 x 3
druty
8
6
−
−
6
taśmy
20 x 4
20 x 3
−
−
20 x 3
rury
20/2,9
15/2,75
−
−
−
kształtowniki
o grubości ścianki
5
4
−
−
−
druty
−
3
−
5
4
taśmy
−
25 x 1,0
16 x 1,5
−
−
−
Przewody
uziemiające
Uziomy
Połączenia
ochrony
wewnętrznej
bez ograniczenia
b) według PN-IEC 61024-1:2001
Poziom ochrony
I do IV
Materiał
Cu
Al
Fe
Zwód
35
70
50
Przewód odprowadzający
Uziom
2
wymiary znamionowe w mm
16
50
25
50
80
8
Najmniejsze wymiary metalowych blach lub rur, stosowanych jako zwody, w przypadku konieczności zachowania środków ostrożności przeciwko perforacji lub uwzględnienia nagrzania miejscowego
Poziom ochrony
I do IV
Materiał
Grubość w mm
Fe
4
Cu
5
Al
7
Uwaga:
Warstwa metalowa może mieć grubość nie mniejszą niż 0,5 mm, jeżeli jest dopuszczalna
perforacja pokrycia lub nie ma niebezpieczeństwa zapalenia pod spodem łatwo palnych
substancji.
Metalowe rury i zbiorniki mogą być wykonane z materiału o grubości nie mniejszej
niż 2,5 mm, jeżeli w przypadku ich perforacji nie będą wytworzone niebezpieczne lub w inny
sposób nietolerowane sytuacje.
Oprócz wyrobów przedstawionych w tablicy 3 można stosować stalowe, pomiedziowane pręty φ 14,3 mm o długości od 1,2 m do 3 m. Urządzenia piorunochronne powinny być wykonywane z wykorzystaniem, w pierwszej kolejności, występujących w obiekcie części naturalnych, jeżeli części naturalne spełniają wymagania dotyczące wymiarów (przede wszystkim
chodzi o grubość blach jako zwodów), zgodnie z następującymi zasadami:
Jako zwody należy wykorzystywać:
− zewnętrzne warstwy metalowe pokrycia dachowego, jeżeli wewnętrzne warstwy pokrycia są niepalne lub trudno zapalne,
− wewnętrzne warstwy metalowe pokrycia dachowego oraz metalowe dźwigary, jeżeli
zewnętrzne warstwy pokrycia są niepalne lub trudno zapalne,
− zbrojenia żelbetowego pokrycia dachu,
− elementy metalowe wystające ponad dach,
− zewnętrzne warstwy metalowe pokrycia ścian bocznych jako zwody od uderzeń
bocznych,
Uwaga: Wykorzystane jako zwody metalowe pokrycia chronionych obiektów nie powinny być pokryte materiałem izolacyjnym. Pokrycie metalu cienką warstwą farby
ochronnej, warstwą asfaltu o grubości 0,5 mm lub warstwą PVC o grubości 1 mm nie
stanowi warstwy izolacyjnej w warunkach wyładowań piorunowych.
Jako przewody odprowadzające należy wykorzystywać
− stalowe słupy nośne,
− zbrojenia żelbetowych słupów nośnych,
− warstwy metalowe pokrycia ścian zewnętrznych oraz pionowe elementy metalowe
umieszczone na zewnętrznych ścianach obiektów.
Jako uziomy naturalne należy wykorzystywać:
− metalowe podziemne części chronionych obiektów budowlanych i urządzeń technologicznych, nie izolowane od ziemi,
− nie izolowane od ziemi żelbetowe fundamenty i podziemne części chronionych obiektów; pokrycia betonu warstwą przeciwwilgociową za pomocą malowania nie należy
uważać za warstwę izolacyjną,
− metalowe rurociągi wodne oraz osłony studni artezyjskich znajdujące się w odległości
nie większej niż 10 m od chronionego obiektu; pokrycie rur warstwą przeciwwilgocio-
9
wą z farby, asfaltu lub taśmą „Denso” nie stanowi warstwy izolacyjnej w warunkach
wyładowań piorunowych (za warstwę izolacyjną uważa się np. co najmniej podwójną
warstwę papy smarowanej lepikiem),
− uziomy sąsiednich obiektów budowlanych znajdujących się w odległości nie większej
niż 10 m od chronionego obiektu.
Przykłady wykorzystania elementów przewodzących obiektu jako naturalnych części urządzenia piorunochronnego przedstawione są w tablicy 4.
Tablica 4. Przykłady wykorzystania elementów przewodzących obiektu jako naturalnych
części urządzenia piorunochronnego
Słupy nośne
Pokrycia dachowe
Rodzaj zwodu
żelbetowe
Pokrycie izolacyjne
na podłożu
nie przewodzącym
poziomy niski na pokryciu niepalnym lub
podwyższony na pokryciu palnym
Izolacja cieplna niewykorzystana blacha
palna na blasze
wewnętrzna
wewnętrznej
Izolacja niepalna
na płycie żelbetowej wykorzystane zbrojenie płyty żelbetowej
(przy dachach wylewanych)
Blacha zewnętrzna
na dachu nie przewodzącym z izolacją niepalną lub
trudno zapalną 1
wykorzystana blacha
zewnętrzna
Izolacja niepalna lub
trudno zapalna mię- wykorzystana blacha
zewnętrzna (połączodzy blachą zena z wewnętrzną)
wnętrzną a wewnętrzną
1
w przypadku izolacji palnej należy stosować zwody podwyższone
stalowe
10
3.1.2. Zwody
Zwody mogą być utworzone przez dowolną kombinację następujących elementów:
⎯ prętów,
⎯ rozpiętych przewodów,
⎯ przewodów ułożonych w postaci sieci.
Przy projektowaniu zwodów może być stosowana niezależnie, lub w dowolnej kombinacji
metoda:
⎯ kąta ochronnego,
⎯ toczącej się kuli,
⎯ wymiarowania sieci.
Rozmieszczenie zwodów, zgodnie z poziomem ochrony przedstawione jest w tablicy 5
i na rysunku 1.
Tablica 5.
Rozmieszczenie zwodów zgodnie z poziomem ochrony
20
30
45
60
R [m]
αo
αo
αo
αo
I
20
25
*
*
*
5x5
II
30
35
25
*
*
10 x 10
III
45
45
35
25
*
15 x 15
IV
60
55
45
35
25
20 x 20
Poziom
ochrony
h [m]
Wymiar oka sieci [m]
* W tych przypadkach tylko tocząca się kula i sieć
Objaśnienia: R – promień toczącej się kuli; α - kąt ochronny; h – wysokość zwodu nad płaszczyzną odniesienia.
Rys. 1.
Graficzne wyznaczanie chronionych przestrzeni
Jako zwody naturalne należy wykorzystywać elementy przewodzące obiektu, według punktu
3.1.1.
W przypadku braku zwodów naturalnych, należy stosować urządzenie piorunochronne
o zwodzie lub zwodach sztucznych
a)
pionowych nieizolowanych od obiektu, umieszczonych na obiekcie, przedstawionych
na rysunku 2.
11
Rys. 2.
b)
pionowych izolowanych od obiektu, umieszczonych poza obiektem, przedstawionych
na rysunku 3.
Rys. 3.
c)
d)
Przykład zwodu pionowego izolowanego, umieszczonego poza obiektem
poziomych niskich nieizolowanych, umieszczonych na obiekcie, przedstawionych
na rysunku 4.
poziomych podwyższonych nieizolowanych, odsuniętych od chronionej powierzchni
obiektu, przedstawionych na rysunku 4.
Rys. 4.
e)
Przykład zwodu pionowego nieizolowanego od obiektu
Przykład zwodu poziomego niskiego lub podwyższonego, nieizolowanego od
obiektu
poziomych wysokich nieizolowanych z podporami umieszczonymi na obiekcie, przedstawionych na rysunku 5.
12
Rys. 5.
f)
Przykład zwodu poziomego wysokiego, nieizolowanego od obiektu
poziomych wysokich izolowanych z podporami umieszczonymi poza obiektem, przedstawionych na rysunku 6.
Rys. 6.
Przykład zwodu poziomego wysokiego, izolowanego od obiektu
3.1.3. Strefa ochronna zwodów pionowych i zwodów poziomych wysokich wyznaczana metodą kąta ochronnego
Strefę ochronną zwodów pionowych i zwodów poziomych wysokich należy wyznaczać
graficznie przez określenie rzutu bryły geometrycznej, której przestrzeń jest chroniona zwodami. Sposób wyznaczania stref ochronnych przedstawiony został na rysunkach 1
oraz 7 ÷ 11.
Strefę ochronną zespołu zwodów pionowych o liczbie większej niż 3 należy wyznaczać
oddzielnie dla każdego zespołu trzech zwodów sąsiadujących.
Wartości kąta ochronnego α są podane w tablicy 5.
Przy zwodach o różnych wysokościach należy wybrać korzystniejszy z dwóch wariantów
określenia strefy ochronnej:
⎯ jak dla zwodów o równych wysokościach (równych wysokości zwodu niższego),
⎯ dla zwodu wyższego również w przestrzeni między zwodami należy przyjąć kąt ochronny jak dla zwodu pojedynczego.
Zaleca się, aby wysokość zwodów pionowych sztucznych nie przekraczała 30 m od powierzchni ziemi.
W wyjątkowych przypadkach konstrukcji zwodów wyższych lub w przypadku wykorzystania
zwodów naturalnych o wysokości większej niż 30 m, do wyznaczania stref ochronnych,
zamiast wysokości rzeczywistej h należy przyjąć wysokość zredukowaną hr, określoną
w metrach, według wzoru:
hr = 30 ⋅ h
13
Zwody pionowe i poziome wysokie powinny być tak rozmieszczone, aby chronione obiekty
znajdowały się wewnątrz ich stref ochronnych.
Rys. 7.
Strefa ochronna zwodu pionowego
a – rzut poziomy powierzchni chronionej na wysokości h,
b - rzut poziomy powierzchni chronionej na powierzchni ziemi.
Rys. 8.
Strefa ochronna dwóch sąsiadujących zwodów pionowych
1 – rzut poziomy powierzchni chronionej na wysokości h1,
2 - rzut poziomy powierzchni chronionej na wysokości h2,
3 - rzut poziomy powierzchni chronionej na powierzchni ziemi.
ao = H ⋅ tg α
a2 = ( H − h2 ) ⋅ tg α a1 = ( H − h1 ) ⋅ tg α
b2 = ( H − h2 ) ⋅ tg β
14
Rys. 9.
Strefa ochronna trzech sąsiadujących zwodów pionowych
1 – rzut poziomy powierzchni chronionej na wysokości h1,
2 - rzut poziomy powierzchni chronionej na wysokości h2,
3 – powierzchnia nie chroniona na wysokości h2.
a1 = ( H − h1 ) ⋅ tg α
Rys. 10.
a2 = ( H − h2 ) ⋅ tg α
b2 = ( H − h2 ) ⋅ tg β
Strefa ochronna pojedynczego zwodu poziomego wysokiego.
Rzut poziomy powierzchni chronionej na wysokości h,
a = ( H − h ) ⋅ tg α
b = ( H' −h ) ⋅ tg α
15
Rys. 11.
Strefa ochronna dwóch sąsiadujących zwodów poziomych wysokich.
Rzut poziomy powierzchni chronionej na wysokości h dla zwodu A – A’
(strefę dla zwodu B – B’ narysować identycznie jak dla zwodu A – A’; w przestrzeni między zwodami strefy powinny całkowicie zachodzić na siebie, nie zostawiając wolnej – nie chronionej przestrzeni)
a1 = ( H − h ) ⋅ tg α
a2 = ( H − h ) ⋅ tg β b1 = ( H' −h ) ⋅ tg α
b2 = ( H' −h ) ⋅ tg β
3.1.4. Zwody poziome niskie i podwyższone
Rozmieszczenie zwodów metodą wymiarowania sieci lub toczącej się kuli przedstawione jest w tablicy 5.
Układanie zwodów poziomych niskich i podwyższonych na dachu należy wykonywać
z zachowaniem następujących warunków:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
przy nachyleniu dachów ponad 30o- jeden z przewodów siatki zwodów należy prowadzić
wzdłuż kalenicy dachu,
zwody podwyższone należy stosować tylko na obrzeżach dachu przy dachach płaskich
oraz na obrzeżach i nad kalenicą przy dachach dwuspadowych,
zamocowanie zwodów powinno być trwałe, przy czym odległość zwodu od pokrycia dachu niepalnego lub trudno zapalnego nie może być mniejsza niż 2 cm (zwody niskie)
i 40 cm (zwody podwyższone) w przypadku dachu wykonanego z materiałów łatwo zapalnych,
jeżeli obiekt budowlany ma części różniące się wysokością, zwody niższej części obiektu
należy przyłączać do przewodów odprowadzających części wyższej, zachowując właściwą liczbę zwodów w części niższej,
wszystkie elementy budowlane nie przewodzące, znajdujące się nad powierzchnią dachu (kominy, ściany przeciwpożarowe itp.) należy wyposażać w zwody i połączyć z siatką zwodów zamocowanych na powierzchni dachu,
wszystkie metalowe części budynku, znajdujące się nad powierzchnią dachu (kominy,
wyciągi, bariery itp.) należy połączyć z najbliższym zwodem lub przewodem odprowadzającym,
należy unikać prowadzenia zwodów nad wylotami kominów,
w budynkach, których wysokość przekracza 50 m, niezależnie od zwodów na dachu,
należy zastosować zwody na ścianach bocznych, rozmieszczając je na wszystkich powierzchniach ścian znajdujących się na wysokości powyżej 30 m, w odstępach przewidzianych dla zwodów na dachu z wykorzystaniem naturalnych elementów przewodzą-
16
cych budynku. Elementy metalowe zamontowane na ścianach (parapety, balustrady
balkonów, rury deszczowe spustowe oraz pręty zbrojeń balkonów i balustrad żelbetowych) należy przyłączać do zwodów.
Strefę ochronną zwodów poziomych niskich oraz zespołu zwodów poziomych niskich i zwodu pionowego należy wyznaczać według zasad przedstawionych na rysunku 12 i 13.
Rys. 12.
Strefa ochronna zwodów poziomych niskich
Rys. 13.
Strefa ochronna zespołu zwodów poziomych niskich i zwodu pionowego na budynku z elementów o różnych wysokościach
Oznaczenia: S0 – strefa ochronna; ZPo – zwód poziomy; ZPi – zwód pionowy
3.1.5. Przewody odprowadzające
Jako przewody odprowadzające naturalne należy wykorzystywać elementy przewodzące obiektu przedstawione w punkcie 3.1.1.
W przypadku braku przewodów odprowadzających naturalnych należy stosować przewody
odprowadzające sztuczne.
17
Przewody odprowadzające powinny być tak rozmieszczone wokół obrysu chronionej powierzchni, aby średnia odległość między nimi nie była większa niż odległości przedstawione
w tablicy 6.
Tablica 6. Średnia odległość między przewodami odprowadzającymi zgodnie z poziomem
ochrony
Poziom ochrony
Średnia odległość (m)
I
10
II
15
III
20
IV
25
W każdym przypadku niezbędne są przynajmniej dwa przewody odprowadzające.
Preferuje się jednakową odległość między przewodami odprowadzającymi wokół obwodu
obiektu. Zaleca się usytuowanie przewodów odprowadzających w pobliżu każdego narożnika
obiektu. Przewody odprowadzające powinny być połączone za pomocą poziomych przewodów opasujących przy powierzchni ziemi i wyżej w odstępach pionowych co 20 m.
3.1.6. Układy uziemień
Dla odprowadzenia do ziemi prądu piorunowego bez powodowania groźnych przepięć, bardziej istotne są wymiary i ukształtowanie układu uziomowego niż znamionowa wartość jego
rezystancji. Jednakże jest zalecana mała wartość rezystancji uziemienia.
Uziemienie urządzenia piorunochronnego należy łączyć z uziemieniem urządzeń elektrycznych i telekomunikacyjnych, jeżeli nie zabraniają tego szczegółowe przepisy dotyczące tych
urządzeń.
Stosowane mogą być następujące typy uziomów:
⎯ pojedyncze lub wielokrotne uziomy otokowe,
⎯ uziomy pionowe (lub pochyłe),
⎯ uziomy promieniowe,
⎯ uziomy fundamentowe.
Minimalne długości l1 uziomów, korespondujące z poziomami ochrony przy różnych rezystywnościach gruntu ρ, są przedstawione na rysunku 14.
18
Rys. 14.
Minimalna długość l1 uziomu zgodnie z poziomami ochrony. Poziomy ochrony
II do IV są niezależne od rezystywności gruntu
Uziom w postaci kilku właściwie rozmieszczonych przewodów jest preferowany przed pojedynczym długim przewodem w ziemi.
Uziomy głębokie są skuteczne tam, gdzie rezystywność gruntu maleje z głębokością i gdzie
podłoża o małej rezystywności występują na głębokościach większych niż grubość podłoża,
do którego są zwykle wprowadzane uziomy prętowe.
W uziemieniach są stosowane dwa podstawowe typy układów uziomowych.
3.1.6.1 Układ uziemień typu A
Układ ten jest złożony z promieniowych albo pionowych (lub pochyłych) uziomów. Każdy
przewód odprowadzający powinien być przyłączony co najmniej do jednego oddzielnego
uziomu, złożonego z przewodu albo promieniowego, albo pionowego (lub pochyłego). Uziom
powinien się składać z co najmniej dwu przewodów. Minimalna długość każdego przewodu
wynosi:
l1 – w przypadku poziomych uziomów promieniowych lub
0,5 l1 – w przypadku uziomów pionowych (lub pochyłych).
W gruntach o małej rezystywności można nie brać pod uwagę minimalnych długości z rysunku 14 pod warunkiem, że zostanie osiągnięta rezystancja uziemienia o wartości mniejszej
niż 10 Ω.
Układ uziemień typu A jest odpowiedni, gdy rezystywność gruntu jest mała i obiekty są małe.
3.1.6.2 Układ uziemień typu B
W przypadku uziomu otokowego (lub fundamentowego) średni promień r obszaru objętego
przez uziom nie powinien być mniejszy niż długość l1 zgodnie z warunkiem:
r ≥ l1
19
Gdy wymagana długość l1 jest większa niż dana wartość r, to powinien być wykonany dodatkowy uziom promieniowy lub pionowy (pochyły), którego długość lr (pozioma) i lv (pionowa)
są wyrażone zależnościami:
l r = l1 − r
lv =
l1 − r
2
Podziemne metalowe elementy obiektów i urządzeń technologicznych, znajdujące się w odległości nie większej niż 2 m od uziomów urządzenia piorunochronnego, a nie wykorzystane
jako uziomy naturalne, zaleca się łączyć z tymi uziomami bezpośrednio lub za pomocą ograniczników przepięć.
Odległość kabli od uziomu piorunochronnego nie powinna być mniejsza niż 1 m. Jeżeli rezystancja uziomu piorunochronnego jest mniejsza niż 10 Ω dopuszcza się zmniejszenie tej
odległości do:
⎯ 0,75 m dla kabli elektroenergetycznych o napięciu znamionowym do 1 kV i kabli telekomunikacyjnych,
⎯ 0,5 m dla kabli elektroenergetycznych o napięciu znamionowym powyżej 1 kV.
Jeżeli zachowanie wymaganych odstępów jest niemożliwe, należy w miejscu zbliżenia
ułożyć przegrodę izolacyjną (niehigroskopijną) o grubości co najmniej 5 mm (np. płyta lub
rura PVC) tak, aby najmniejsza odległość między uziomem a kablem, mierzona w ziemi wokół przegrody, nie była mniejsza niż 1 m.
Długość obliczeniowa uziomu nie może przekraczać 35 m dla rezystywności gruntu
ρ ≤ 500 Ω.m i 60 m dla rezystywności większej niż 500 Ω.m.
Do oszacowania rezystancji uziemień różnych typów uziomów stosuje się wzory przedstawione w tablicy 7.
20
Tablica 7. Obliczanie rezystancji uziemień
Rodzaj uziomu
Wzór
R≈
Pionowy pojedynczy
ρ
2 ⋅π ⋅ l
Uwagi
ln
l
r
k = 1,4 dla 0,5 <
R≈
Pionowy złożony
R≈
Poziomy pojedynczy
Poziomy promieniowy
Otokowy
Kratowy
Stopa fundamentowa
Zespół stóp fundamentowych
Ława fundamentowa
k
1
1
+
+ ...
R1 R2
ρ
l
ln
π ⋅l r
1,4
1
1
+
+ ...
R1 R 2
0 ,6 ρ
R≈
A
0 ,45 ρ
R≈
A
0 ,2 ρ
R≈
3
V
2
R≈
1
1
+
+ ...
R1 R 2
0 ,82 ρ 1,85 ρ
+
R≈
L
A
k = 1,2 dla 1 <
a
<1
l
a
<5
l
a
>5
l
głębokość pogrążenia
h > 0,5 m
k = 1 dla
R≈
niezależnie
od gęstości kraty
Objaśnienia do wzorów:
R
⎯
rezystancja uziomu [Ω],
r
⎯
ρ
⎯
rezystywność gruntu [Ω.m],
S
⎯
a
⎯
V
odległość między uziomami pionowymi [m],
rezystancje poszczególnych uziomów, A
uziomu złożonego [Ω],
⎯
L
⎯
R 1, R 2 ⎯
l
⎯
długość uziomu [m],
⎯
połowa największego wymiaru poprzecznego uziomu [m],
powierzchnia objęta przez uziom otokowy lub kratowy [m2],
objętość stopy fundamentowej [m3]
powierzchnia objęta obrysem ław
fundamentowych, uziomem otokowym lub kratowym [m2],
całkowita długość ław fundamentowych [m].
21
Tablica 8. Średnie i największe wartości rezystywności różnych rodzajów gruntów
Rezystywność [Ω.m]
Nazwa gruntu
wartości
średnie
wartości
największe
Iły, glina ciężka, glina pylasta ciężka, glina, grunty torfiaste
i organiczne, gleby bagienne, grunty próchnicze (czarnoziemy, mady)
40
200
Glina piaszczysta, glina pylasta, pyły, gleby bielicowe
i brunatne wytworzone z glin zwałowych oraz piasków
naglinkowych i naiłowych
100
250
Piasek gliniasty i pylasty, pospółki, gleby bielicowe wytworzone z piasków słabo gliniastych i gliniastych
200
600
Piaski, żwiry, gleby bielicowe wytworzone ze żwirów i piasków luźnych
400
3000
Piaski i żwiry suche (zwierciadło wody gruntowej na głębokości większej niż 3 m)
1000
5000
Grunt kamienisty
2000
8000
3.2. Wymagania ogólne dotyczące ochrony wewnętrznej obiektów
Ochrona wewnętrzna jest to zespół środków, służący do zabezpieczania wnętrza
obiektu budowlanego przed skutkami prądu piorunowego.
Wyróżnia się następujące rozwiązania ochrony wewnętrznej:
⎯ ekwipotencjalizację,
⎯ odstępy izolacyjne,
⎯ dodatkowe zabezpieczenia urządzeń.
Ekwipotencjalizację uzyskuje się za pomocą przewodów wyrównawczych lub ograniczników
przepięć, łączących urządzenie piorunochronne, konstrukcję metalową obiektu, metalowe
instalacje, zewnętrzne części przewodzące, uziemienie oraz elektryczne i telekomunikacyjne
instalacje w obrębie chronionych obiektów.
Połączenia wyrównawcze należy wykonywać na poziomie ziemi lub w części podziemnej
obiektu budowlanego, łącząc z główną szyną uziemiającą obiektu uziom wraz z urządzeniem
piorunochronnym, wszystkie wprowadzone do obiektu instalacje metalowe, metalowe konstrukcje obiektu budowlanego, powłoki i osłony metalowe kabli i przewodów, przewody
ochronne PE i ochronno-neutralne PEN instalacji elektrycznej.
W obiektach rozległych należy zainstalować więcej niż jedną szynę uziemiającą, zapewniając ich wzajemne połączenie.
W obiektach, które są wyższe od 20 m i nie posiadają konstrukcji stalowej czy żelbetonowej
należy wykonywać dodatkowe połączenia wyrównawcze wszystkich metalowych instalacji na
poziomach, o wysokościach między nimi, nie większych niż 20 m.
Występujące w ciągach instalacji metalowych wstawki izolacyjne należy mostkować dodatkowymi połączeniami wyrównawczymi. Połączenia wyrównawcze urządzeń, które nie mogą
mieć galwanicznych połączeń z innymi instalacjami należy wykonywać za pomocą ograniczników przepięć.
22
Urządzenia piorunochronne i inne metalowe instalacje łączone z urządzeniami elektrycznymi, na których w stanie awaryjnym może wystąpić napięcie (takie jak: stojaki dachowe, trzony izolatorów, obudowy metalowe, powłoki metalowe ) należy objąć stosowanym w obiekcie
systemem ochrony przeciwporażeniowej przed dotykiem pośrednim (ochrony przy uszkodzeniu).
W instalacjach wykonywanych kablami w powłokach metalowych lub prowadzonych w osłonach metalowych, należy łączyć bezpośrednio z główną szyną uziemiającą obiektu metalowe powłoki kabli i ich osłony.
Ograniczniki przepięć powinny być zainstalowane pomiędzy przewodami instalacji elektrycznej a ziemią w następujący sposób:
⎯ w układach sieci TN i TT:
− jeżeli przewód neutralny N jest uziemiony na początku instalacji, między każdy przewód fazowy i ziemię,
− jeżeli przewód neutralny N nie jest uziemiony na początku instalacji, między każdy
przewód fazowy i ziemię oraz między przewód neutralny N i ziemię,
⎯ w układach sieci IT, między każdy przewód fazowy i ziemię oraz, jeżeli przewód neutralny N występuje, między przewód neutralny N i ziemię.
Połączenia wyrównawcze instalacji telekomunikacyjnych, sygnalizacyjnych itp. powinny być
wykonywane w następujący sposób:
⎯ jeżeli instalacje wykonywane są przy użyciu przewodu lub kabla w powłoce metalowej,
powłokę przewodu lub kabla należy połączyć z główną szyną uziemiającą obiektu,
⎯ jeżeli instalacje wykonywane są przewodami bez powłok metalowych, należy połączyć
z główną szyną uziemiającą obiektu przewody tej instalacji przez ograniczniki przepięć
lub poprowadzić równolegle do instalacji przewód osłonowy o wymiarach podanych
w tablicy 3 oraz przewód ten połączyć z główną szyną uziemiającą obiektu.
Jeżeli w przewodach instalacji gazowej lub wodociągowej występują wstawki izolacyjne,
to powinny być one zbocznikowane za pomocą ograniczników przepięć
Minimalne odstępy izolacyjne między urządzeniem piorunochronnym a innymi urządzeniami
i instalacjami metalowymi wewnątrz obiektu należy obliczać według poniższego wzoru i rysunku 15.
A
h+b
x≥
⋅
10 n ⋅ h + b
gdzie:
x
A
h
b
n
⎯ odstęp izolacyjny (w powietrzu i w nie przewodzących materiałach budowlanych, jak
cegła, beton itp.) [m],
⎯ odległość od miejsca zbliżenia do najbliższego połączenia wyrównawczego lub od
ziemi wzdłuż przewodów urządzenia piorunochronnego (według rysunku 15) [m],
⎯ wysokość chronionego obiektu [m],
⎯ największa przekątna poziomego rzutu obiektu [m],
⎯ liczba przewodów odprowadzających (jeżeli liczba przewodów jest większa niż 20,
przyjąć n = 20).
23
Rys. 15
Wyznaczanie odległości A od miejsca zbliżenia do najbliższego połączenia wyrównawczego lub od ziemi
Po − przewód odprowadzający; Inst − rozpatrywana instalacja; x1 − miejsce wykonanego
połączenia wyrównawczego; x2, x3 − miejsca obliczanych odstępów izolacyjnych.
Jeżeli zachowanie minimalnego odstępu izolacyjnego nie jest możliwe, należy zastosować
w miejscu zbliżenia połączenie wyrównawcze bezpośrednie lub ograniczniki przepięć.
Urządzenia elektryczne i elektroniczne (np. sterujące, techniki cyfrowej), których działanie
może być w sposób niedopuszczalny zakłócane napięciami wywołanymi przepływem prądu
piorunowego w urządzeniach piorunochronnych obiektu, należy chronić za pomocą ograniczników przepięć.
Ograniczniki powinny być instalowane pomiędzy przewodem zasilającym a ekranem albo
przewodem ochronnym PE lub najbliższym elementem urządzenia piorunochronnego.
Stosowane ograniczniki przepięć oraz ich charakterystyki należy dobierać w zależności
od rodzaju chronionego urządzenia, zgodnie z jego instrukcją obsługi, z uwzględnieniem
wymagań podanych przez producenta ograniczników.
4. Wykonywanie prac montażowych przy łączeniu naturalnych części urządzenia piorunochronnego z innymi metalowymi częściami naturalnymi
i sztucznymi
Naturalne przewody odprowadzające powinny być połączone najkrótszą drogą ze
zwodami (naturalnymi lub sztucznymi) oraz z uziomami w ziemi bezpośrednio lub za pośrednictwem przewodzących elementów w konstrukcji.
Połączenia elementów urządzeń piorunochronnych można wykonać jako:
⎯
⎯
⎯
⎯
spawane lub zgrzewane,
śrubowe,
zaciskowe,
stykowe, przy użyciu nakładek przyspawanych do zbrojenia elementów prefabrykowanych, usytuowanych nad sobą,
⎯ powiązane drutem wiązałkowym i zalane betonem pręty zbrojeniowe elementów żelbetowych,
⎯ nitowane, klejone i zaprasowywane, jeżeli elementy mają cienkie izolacyjne powłoki
antykorozyjne.
24
Połączenia te znajdują zastosowanie w ochronie podstawowej bez ograniczeń oraz w ochronie obostrzonej z określonymi ograniczeniami i specjalnymi zaleceniami.
Połączenia przewodów odprowadzających (naturalnych i sztucznych) z uziomami sztucznymi
należy wykonywać w sposób rozłączny, za pomocą zacisków probierczych (zaleca się, aby
zaciski usytuowane były na wysokości od 0,3 do 1,8 m nad ziemią).
5. Montaż sztucznych zwodów na obiekcie
5.1. Zwody poziome niskie i podwyższone nieizolowane
Montaż tych zwodów powinien być wykonywany z zachowaniem poniższych zasad.
Druty, taśmy i linki przeznaczone na zwody powinny być przed montażem wyprostowane
za pomocą wstępnego naprężania lub przy zastosowaniu odpowiedniego urządzenia prostującego.
Sztuczne zwody piorunochronne należy instalować na stałe przy użyciu odpowiednich
wsporników odstępowych lub wsporników do złączy naprężających. Wymiary poprzeczne
materiałów użytych na zwody powinny być nie mniejsze od przedstawionych w tablicy 3.
Zwody poziome nieizolowane powinny być układane przy zachowaniu następujących odstępów od powierzchni dachu:
a) co najmniej 2 cm na dachach o pokryciach niepalnych lub trudno zapalnych,
b) co najmniej 40 cm na dachach o pokryciach z blach nie spełniających wymagań przedstawionych w tablicy 3 oraz na dachach o pokryciach z materiałów łatwo zapalnych.
Układ i lokalizacja zwodów powinny być zgodne z dokumentacją, a zwłaszcza:
a) zwody niskie powinny stanowić sieć, której krańcowe przewody muszą przebiegać
wzdłuż krawędzi dachu,
na dachach pochyłych przy nachyleniu ponad 30o, jeden z przewodów sieci należy prowadzić wzdłuż kalenicy dachu.
Wszystkie nie przewodzące elementy budowlane, wystające nad powierzchnią dachu, należy
wyposażać w zwody niskie, połączone z siecią zwodów zamocowanych na powierzchni dachu.
b)
Zwody należy prowadzić bez ostrych zagięć i załamań (promień zagięcia nie może być
mniejszy niż 10 cm). Nad szczelinami dylatacyjnymi należy stosować kompensację, zgodnie
z zasadą przedstawioną na rysunku 16.
Do mocowania zwodów należy stosować wsporniki, uchwyty i złączki.
Przy zastosowaniu wsporników naruszających szczelność pokrycia dachowego, po ich
zamontowaniu należy uszczelnić miejsca zainstalowania lepikiem – w przypadku pokrycia
papą, a przy pokryciach blachą przez oblutowanie.
Łączenie zwodów powinno być wykonywane zgodnie z zasadami przedstawionymi
w punkcie 4.
Rys. 16
Przykład wykonania kompensacji zwodu
25
5.2. Zwody pionowe nieizolowane
Montaż tych zwodów powinien być wykonywany z zachowaniem poniższych zasad.
Zwody pionowe należy tak lokalizować, aby spełniały one założenia projektowe odnośnie
do stref ochronnych.
Zwody mogą stanowić konstrukcje samonośne lub mogą być instalowane na konstrukcjach
z materiałów nieprzewodzących (np. drewno, beton).
Zwody lub ich wsporniki powinny być mocowane w sposób trwały do konstrukcji nośnej
dachu lub do elementów wystających ponad dach.
W przypadku mocowania zwodu pionowego na konstrukcji należy zastosować wsporniki
odstępowe w odległościach nie większych niż 1,5 m.
W razie stosowania zwodów pionowych naprężanych, dla zwodów o długości ponad 15 m
należy stosować dodatkowe wsporniki w połowie ich długości, aby zapobiec występowaniu
drgań pod wpływem wiatru.
Zwody pionowe, tak jak wszystkie wystające ponad dach metalowe elementy (balustrady,
maszty antenowe i flagowe, kominy itp.) należy połączyć z siecią zwodów poziomych niskich
lub najkrótszą drogą z przewodami odprowadzającymi. Połączenia powinny być wykonywane zgodnie z zasadami przedstawionymi w punkcie 4.
6. Montaż sztucznych przewodów odprowadzających i uziemiających
Sztuczne przewody odprowadzające i uziemiające powinny być montowane z zachowaniem poniższych zasad.
Przewody odprowadzające i uziemiające mogą być układane:
a)
b)
na zewnętrznych ścianach obiektu budowlanego na wspornikach lub metodą bezuchwytową jako instalacje naprężane (przewody sztuczne zewnętrzne),
wewnątrz obiektu.
Sztuczne przewody odprowadzające zewnętrzne należy instalować na stałe przy użyciu
znormalizowanych wsporników odstępowych lub wsporników do instalacji naprężanych.
Wymiary porzeczne materiałów użytych do wykonywania przewodów odprowadzających nie
powinny być mniejsze niż przedstawione w tablicy 3.
Na zewnętrznych ścianach obiektu budowlanego należy układać sztuczne przewody odprowadzające w odległości nie mniejszej niż:
a) 2 cm od podłoża niepalnego lub trudno zapalnego,
b) 40 cm od podłoża z materiałów łatwo zapalnych.
Przy montażu zewnętrznych przewodów odprowadzających na wspornikach odstępowych,
odległości pomiędzy wspornikami nie mogą być większe niż 1,5 m.
Sposoby mocowania wsporników do ściany powinny być dostosowane do rozwiązania konstrukcyjnego i materiału obiektu budowlanego (cegła, beton, drewno, konstrukcja stalowa itp.).
W przypadku, gdy konstrukcja chronionego obiektu zmusza do prowadzenia przewodu odprowadzającego po trasie o zmieniającym się kierunku, to długość pętli cofniętej powinna
spełniać wymagania l ≤ 10 ⋅ x przedstawione na rysunkach 17 i 18.
Sztuczne przewody odprowadzające należy instalować po możliwie najkrótszej drodze pomiędzy zwodem a przewodem uziemiającym. Wymagane jest zachowanie odległości przewodów odprowadzających od wejść do budynku, przejść dla pieszych i ogrodzeń metalowych przylegających do dróg publicznych, nie mniejszej niż 2 m. Dopuszcza się odstępstwo
od wymaganej minimalnej odległości 2 m w przypadku wejść użytkowanych sporadycznie
(np. wjazd do indywidualnego garażu).
26
Rys. 17
Zasady pętli cofniętej ( l ≤ 10 ⋅ x )
Rys. 18
Trasy przewodów odprowadzających w budynkach z nadwieszonymi kondygnacjami górnymi
1 – przewód prowadzony po ścianie zewnętrznej, gdy x spełnia warunek określony na rysunku 17, lecz nie jest mniejszy niż 3 m; 2 – przewód prowadzony wewnątrz obiektu.
W przypadku, gdy nie można zapewnić wymaganej odległości, należy umieszczać przewód
w rurze lub w rurach osłonowych z PVC o łącznej grubości ścianki nie mniejszej niż 5 mm.
Rury osłonowe powinny sięgać na wysokość 2,5 m nad powierzchnię ziemi i na głębokość
0,5 m pod powierzchnię ziemi.
W instalacjach wykonywanych metodą naprężania należy przewody odprowadzające montować według wskazań dokumentacji projektowo-technicznej.
Przewody odprowadzające pionowe w instalacjach naprężanych należy mocować w taki
sposób i w takich odstępach, aby uniemożliwiać ich uciążliwe drgania i uderzenia o ścianę,
wymuszone parciem wiatru.
Przewody odprowadzające wewnątrz obiektu budowlanego można instalować, jeżeli wymagają tego względy bezpieczeństwa (budynki z okapami lub nawisami), albo względy estetyczne – rysunek 18. Przewody odprowadzające wewnętrzne powinny być ułożone w rurze
z PVC lub w bruździe zakrytej materiałem nie przewodzącym i niepalnym (np. tynkiem). Rury
powinny być zatopione w betonie lub układane pod tynkiem. W rurze lub bruździe z przewodem odprowadzającym nie należy umieszczać innych instalacji.
Połączenia przewodów odprowadzających ze zwodami należy wykonywać jako spawane,
śrubowe lub zaciskane, zachowując wymagania przedstawione w punkcie 4.
Połączenia przewodów odprowadzających z uziomami sztucznymi należy wykonywać za
pomocą zacisków probierczych, usytuowanych pomiędzy przewodem odprowadzającym
a uziemiającym, przestrzegając wymagań przedstawionych w punkcie 4.
27
Znormalizowane zaciski probiercze powinny mieć co najmniej dwie śruby zaciskowe M6 lub
jedną śrubę M10. Należy je umieszczać i osłaniać w taki sposób, aby były łatwo dostępne
dla potrzeb okresowych konserwacji oraz podczas pomiaru rezystancji uziomu.
Połączenia przewodów uziemiających z uziomami należy wykonywać przez spawanie lub
za pomocą połączeń śrubowych, zgodnie z zasadami przedstawionymi w punkcie 4.
Przy łączeniu przewodów uziemiających z uziomami rurowymi należy stosować obejmy. Po
oczyszczeniu miejsca połączenia należy na rurę założyć podkładkę ołowianą, a następnie
obejmę, którą po skręceniu i oczyszczeniu należy zabezpieczyć farbą antykorozyjną.
Przewody uziemiające należy chronić przed korozją przez pomalowanie farbą antykorozyjną
lub lakierem asfaltowym do wysokości 0,3 m nad ziemią i do głębokości 0,2 m w ziemi.
Część nadziemną przewodów uziemiających, układanych na zewnętrznych powierzchniach
obiektu budowlanego, należy chronić przed uszkodzeniem mechanicznym przy użyciu osłon
do wysokości 1,5 m nad ziemią i do głębokości 0,2 m w ziemi. Ochrona ta nie jest wymagana, jeżeli grubość taśmy wynosi co najmniej 3 mm, a średnica drutu 8 mm.
Przy montażu osłon na przewodzie uziemiającym należy:
a)
w przypadku stosowania kształtowników (kątownik, ceownik itp.) po nałożeniu osłony
na przewód i zaprawieniu jego kotew w murze, połączyć je na obydwu końcach z przewodem uziemiającym, a następnie oczyścić miejsce spawania i pomalować farbą antykorozyjną,
b) w przypadku stosowania rury, połączenie jej z przewodem uziemiającym należy wykonywać za pomocą obejmy.
Jeżeli w dokumentacji urządzenia piorunochronnego obiektu budowlanego, wykonywanego
z betonu zbrojonego jest wymagane zastosowanie dodatkowych przewodów odprowadzających, to przewody te powinny być zatopione w betonie razem ze zbrojeniem, podczas wykonywania ścian. Połączenia tych przewodów należy wykonywać jako spawane.
Elementy zbrojenia obiektu budowlanego przewidziane jako naturalne przewody uziemiające
powinny mieć przyspawane wypusty w celu ich połączenia z przewodami odprowadzającymi
sztucznymi i dodatkowymi uziomami sztucznymi obiektu budowlanego, zgodnie z wymaganiami podanymi wyżej. Jako wypusty należy stosować stalowe ocynkowane pręty lub płaskowniki o wymiarach nie mniejszych niż 30 x 4 mm lub φ 12 mm.
7. Wykonywanie uziomów
Do uziemienia urządzenia piorunochronnego należy wykorzystywać przede wszystkim
uziomy naturalne, przedstawione w punkcie 3.
Uziomy sztuczne należy wykonywać jeżeli:
a)
b)
uziomy naturalne znajdują się w odległości większej niż 10 m od chronionego obiektu,
uziomy naturalne mają rezystancję większą od wymaganej.
Uziomy sztuczne należy wykonywać jako uziomy poziome otokowe, poziome promieniowe
lub pionowe (pochyłe).
Uziomy poziome należy układać na głębokości nie mniejszej niż 0,6 m i w odległości nie
mniejszej niż 1 m od zewnętrznej krawędzi obiektu budowlanego, ograniczając do minimum
przebieganie trasy uziomu pod warstwami nie przepuszczającymi wody opadowej i w pobliżu
urządzeń wysuszających grunt.
Uziomy można układać na dnie wykopów fundamentowych, bezpośrednio pod fundamentem
lub obok fundamentu budynku. W takim przypadku uziomy powinny być wykonane ze stalowych drutów lub taśm o średnicy lub grubości większej o 30% od wymiarów przedstawionych
w tablicy 3.
28
Uziomy poziome i pionowe powinny być pogrążane w gruncie, w odległości nie mniejszej niż
1,5 m od wejść do budynków, przejść dla pieszych oraz metalowych ogrodzeń, usytuowanych przy drogach publicznych; zalecenie to nie dotyczy uziomów otokowych.
Dopuszcza się odstępstwo od wymaganej minimalnej odległości 1,5 m w przypadku wejść
używanych sporadycznie (np. wjazd do indywidualnego garażu).
Rowy, w których układa się uziomy, należy zasypywać tak, aby w bezpośrednim kontakcie
z uziomem nie było kamieni, żwiru, żużla lub gruzu.
Uziomy pionowe należy pogrążać w gruncie w taki sposób, aby ich najniższa część była
umieszczona na głębokości nie mniejszej niż 2,5 m, a najwyższa nie mniej niż 0,5 m pod
powierzchnią gruntu.
Uziomy sztuczne należy wykonywać z materiałów przedstawionych w tablicy 3. Wskazane
jest wykonywanie uziomów sztucznych i przewodów uziemiających z miedzi oraz ze stali
pokrytej miedzią, w przypadkach ochrony odgromowej obiektów o szczególnej wartości historycznej, zabytkowej lub kulturowej.
Uziomów sztucznych nie wolno zabezpieczać przed korozją powłokami nie przewodzącymi.
Na odcinkach, gdzie nie można zastosować ciągłego uziomu otokowego, dopuszcza się jego
przerywanie. W takim przypadku uziom musi być zakończony uziomami szpilkowymi pionowymi o głębokości pogrążenia nie mniejszej niż 2,5 m.
Tak wykonany uziom otokowy należy połączyć z uziomami szpilkowym przez przyspawanie
drutu lub płaskownika uziomu z obydwu stron przerwy do uziomów szpilkowych. Spoiny po
oczyszczeniu należy zabezpieczyć farbą antykorozyjną lub lakierem asfaltowym.
8. Badania techniczne i pomiary kontrolne urządzenia piorunochronnego
Wyróżnia się trzy rodzaje badań kontrolnych:
⎯ międzyoperacyjne (w czasie budowy obiektu),
⎯ odbiorcze,
⎯ eksploatacyjne (okresowe).
W zależności od rodzaju i przeznaczenia urządzenia piorunochronnego badania powinny
obejmować:
⎯ oględziny zbrojenia ścian i fundamentów przed zalaniem betonem,
⎯ oględziny części nadziemnej,
⎯ sprawdzenie ciągłości galwanicznej,
⎯ pomiary rezystancji uziemienia,
⎯ oględziny elementów uziemienia (po ich odkopaniu lub przed zasypaniem).
Oględziny dotyczą sprawdzania:
⎯ zgodności rozmieszczenia poszczególnych elementów urządzenia piorunochronnego,
⎯ wymiarów użytych materiałów,
⎯ rodzajów połączeń.
Sprawdzanie ciągłości galwanicznej powinno być wykonane przy użyciu omomierza przyłączonego z jednej strony do zwodów, a z drugiej do wybranych przewodów urządzenia piorunochronnego.
Pomiary rezystancji uziemienia powinny być wykonywane przy zastosowaniu metody technicznej.
Oględziny elementów uziemienia powinny być wykonywane dla 10% uziomów oraz ich
przewodów uziemiających; wyboru badanych uziomów należy dokonać losowo.
29
W przypadku, gdy stopień korozji nie przekracza 40% przekroju jakiegokolwiek elementu,
można te elementy pokryć farbami tlenkowymi przewodzącymi lub półprzewodzącymi, w celu
umożliwienia dalszego ich użytkowania, zgodnie z obowiązującymi przepisami.
W przypadku stwierdzenia stopnia korozji, przekraczającego 40% przekroju jakiegokolwiek
elementu, należy ten element wymienić na nowy.
Każdy obiekt budowlany, podlegający ochronie odgromowej powinien posiadać metrykę
urządzenia piorunochronnego.
30
METRYKA URZĄDZENIA PIORUNOCHRONNEGO
Obiekt budowlany (miejsce położenia, adres i ewentualnie nazwa):
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
Wykonany dnia:..........................................................................................................................
Nazwa i adres wykonawcy:........................................................................................................
Nazwa i adres jednostki, która sporządziła projekt:....................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
3. Opis obiektu budowlanego:
a)
rodzaj obiektu...............................................................................................................
b)
pokrycie dachu.............................................................................................................
c)
konstrukcja dachu........................................................................................................
d)
ściany...........................................................................................................................
4. Opis urządzenia piorunochronnego:
a)
zwody...........................................................................................................................
b)
przewody odprowadzające..........................................................................................
c)
zaciski probiercze.........................................................................................................
d)
przewody uziemiające..................................................................................................
e)
uziomy.........................................................................................................................
5. Schemat urządzenia piorunochronnego
Opis i schemat wykonał (imię i nazwisko sporządzającego):
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Data:..........................................
Podpisy:
31
Badania urządzenia piorunochronnego powinny być wykonane nie rzadziej niż to przewidują
przepisy dla danego rodzaju obiektów. Badania te powinny obejmować czynności wyszczególnione w protokóle badań urządzenia piorunochronnego.
PROTOKÓŁ BADAŃ URZĄDZENIA PIORUNOCHRONNEGO
Obiekt budowlany (miejsce położenia, adres i ewentualnie nazwa):
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
Członkowie Komisji (nazwisko, imię, adres):
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
Wykonali następujące badania:..................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
Oględziny części nadziemnej: ...................................................................................................
....................................................................................................................................................
Sprawdzenie wymiarów: ............................................................................................................
....................................................................................................................................................
Pomiar rezystancji uziemień: .....................................................................................................
....................................................................................................................................................
Sprawdzenie stanu uziomów:.....................................................................................................
Kontrola połączeń galwanicznych: ............................................................................................
...................................................................................................................................................
Po zbadaniu urządzenia piorunochronnego Komisja postanowiła:
1. Uznać urządzenie piorunochronne za zgodne z obowiązującymi przepisami
....................................................................................................................................................
2. Uznać urządzenie piorunochronne za nie zgodne z obowiązującymi przepisami,
z następujących powodów:
....................................................................................................................................................
3. Zaleca się wykonać następujące prace naprawcze:
....................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
Data:..........................................
Podpisy: ........................................................................
........................................................................
.........................................................................
.........................................................................
32
9. Dokumentacja powykonawcza urządzenia piorunochronnego
Przy przekazywaniu obiektu do eksploatacji, wykonawca obowiązany jest dostarczyć zleceniodawcy dokumentację powykonawczą urządzenia piorunochronnego, a w szczególności:
⎯ dokumentację techniczną z naniesionymi na niej ewentualnymi zmianami,
⎯ metrykę urządzenia piorunochronnego (według wzoru przedstawionego w punkcie 8),
⎯ protokół badań urządzenia piorunochronnego (według wzoru przedstawionego w punkcie 8),
⎯ dziennik budowy z adnotacjami dotyczącymi kontroli robót międzyoperacyjnych,
⎯ certyfikaty lub deklaracje zgodności, wydane dla wyrobów stosowanych w urządzeniach
piorunochronnych.
10. Odbiór robót
10.1. Odbiory częściowe
W ramach odbiorów częściowych należy dokonać kontroli międzyoperacyjnych. Kontrole te obejmują:
a)
b)
c)
sprawdzenie prawidłowości wykonania połączeń metalicznych zbrojenia ścian i fundamentów obiektów przed zalaniem betonem, to jest:
− przekrojów poprzecznych zbrojenia i połączeń prętów zbrojeniowych,
− przekrojów przewodów uziemiających i prawidłowości ich połączeń,
− przygotowania prętów zbrojenia (wypustów) do połączeń z przewodami uziemiającymi,
− miejsc wyprowadzenia przewodów uziemiających, oznaczonych w dokumentacji,
− wyników pomiarów rezystancji uziemień, wykorzystujących zbrojenie fundamentów,
przed wykonaniem kondygnacji naziemnych, zgodnie z zasadami przedstawionymi
w punkcie 8.
sprawdzenie ułożenia krytych przewodów odprowadzających i uziemiających przed ich
zakryciem,
sprawdzenie instalacji uziemiającej w wykopach przed ich zasypaniem.
10.2. Odbiór końcowy
Przed przystąpieniem do odbioru końcowego robót wykonawca powinien:
⎯ przygotować dokumentację powykonawczą, zgodnie z zasadami przedstawionymi
w punkcie 9,
⎯ sporządzić oświadczenie o zakończeniu robót.
Komisja odbioru powinna:
⎯ zbadać aktualność i kompletność dokumentacji powykonawczej, według postanowień
przedstawionych w punkcie 9,
⎯ przeprowadzić oględziny urządzenia piorunochronnego z punktu widzenia zgodności
z dokumentacją jego materiałów, wymiarów i rozmieszczenia,
⎯ sporządzić protokół odbiorczy, z uwzględnieniem wszystkich podstawowych uwag
i podjętych zaleceń.
33
11. Literatura
⎯ Boczkowski A., Lenartowicz R., Stańczak B.: Nowe rozwiązania instalacji piorunochronnych w obiektach budowlanych. Wskazówki do projektowania i montażu. Warszawa,
COBR Elektromontaż 1994.
⎯ Sowa A.: Ochrona przed przepięciami w instalacjach elektrycznych do 1 kV. Wskazówki
projektowania i montażu. Warszawa, COBR Elektromontaż 1998.
⎯ Sowa A.: Ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa. Białystok – Kraków, Kontekst 1997.
⎯ Łasak F., Solecki T.: Wytyczne wykonywania okresowych badań sprawności technicznej
urządzeń oraz instalacji elektrycznych i piorunochronnych. Warszawa, COBR Elektromontaż 1998.
⎯ Warunki Techniczne Wykonania i Odbioru Robót Budowlanych. Część D: Roboty Instalacyjne. Zeszyt 1: Instalacje elektryczne i piorunochronne w budynkach mieszkalnych. Warszawa, ITB 2003.
⎯ Remonty i modernizacje budynków. Poradnik dla administratorów i zarządców nieruchomości oraz firm remontowo-budowlanych. Warszawa, Verlag Dashöfer.
⎯ Instalacje elektryczne i teletechniczne. Poradnik montera i inżyniera elektryka. Warszawa,
Verlag Dashöfer.
⎯ PN/E-05003 „Ochrona odgromowa obiektów budowlanych”:
Arkusz 01 z 1986 Wymagania ogólne.
Arkusz 03 z 1989 Ochrona obostrzona.
Arkusz 04 z 1992 Ochrona specjalna.
⎯ PN-IEC 61312-1:2001 Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym
(LEMP). Zasady ogólne.
⎯ PN-IEC/TS 61312-2:2003 Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym
(LEMP). Część 2: Ekranowanie obiektów, połączenia wewnątrz obiektów i uziemienia.
⎯ PN-IEC/TS 61312-3:2004 Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym
(LEMP). Część 3: Wymagania dotyczące urządzeń do ograniczania przepięć (SPD).
⎯ PN-IEC 61024-1:2001 Ap1:2002 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady
ogólne.
⎯ PN-IEC 61024-1-1:2001 Ap1:2002 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady
ogólne. Wybór poziomów ochrony dla urządzeń piorunochronnych.
⎯ PN-IEC 61024-1-2:2002 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne.
Przewodnik B – Projektowanie, montaż, konserwacja i sprawdzanie urządzeń piorunochronnych.
⎯ PN-EN 50164-1:2002 (U) Elementy urządzenia piorunochronnego (LPS). Część 1: Wymagania stawiane elementom połączeniowym.
⎯ PN-EN 50164-2:2003 (U) Elementy urządzenia piorunochronnego (LPS). Część 2: Wymagania dotyczące przewodów i uziomów.
⎯ PN-IEC 60364-4-443:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla
zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed przepięciami. Ochrona przed przepięciami
atmosferycznymi lub łączeniowymi.
⎯ Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r., w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. nr 75 z 2002r.,
poz. 690; Dz. U. nr 33 z 2003r., poz. 270; Dz. U. nr 109 z 2004r., poz. 1156).
⎯ Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 sierpnia 1999r.,
w sprawie warunków technicznych użytkowania budynków mieszkalnych (Dz. U. nr 74
z 1999r., poz. 836).